将煤转化为水煤气是通过化学方法将煤转化为洁净燃料的方法之一。煤转化为水煤气的主要化学反应为C(s)H2O(g)CO(g)＋H2(g)。C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程

Question

将煤转化为水煤气是通过化学方法将煤转化为洁净燃料的方法之一。煤转化为水煤气的主要化学反应为 C(s)H ₂ O(g) CO(g) ＋ H ₂ (g) 。

C(s) 、 CO(g) 和 H ₂ (g) 完全燃烧的热化学方程式分别为

C(s) ＋ O ₂ (g) == =CO ₂ (g) 　 Δ H ＝－ 393.5 kJ·mol ^{－ 1}

H ₂ (g) ＋ 1/2O ₂ (g) == =H ₂ O(g) 　 Δ H ₂ ＝－ 242.0 kJ·mol ^{－ 1}

CO(g) ＋ 1/2O ₂ (g) == =CO ₂ (g) 　 Δ H ₃ ＝－ 283.0 kJ·mol ^{－ 1}

请回答：

(1) 请你根据以上数据，写出 C(s) 与水蒸气反应生成 CO 和 H ₂ 的热化学方程式： ________________________________________________________________________ 。

(2) 比较反应热数据可知， 1 mol CO(g) 和 1 mol H ₂ (g) 完全燃烧放出的热量之和，比 1 mol C(s) 完全燃烧放出的热量 ________( 填 “ 多 ” 或 “ 少 ”) 。

甲同学据此认为： “ 煤炭燃烧时加少量水，可以使煤炭燃烧放出更多的热量。 ”

乙同学根据盖斯定律作出了下列循环图：

请你写出 Δ H ₁ 、 Δ H ₂ 、 Δ H ₃ 、 Δ H ₄ 之间存在的关系式 __________________________ 。

乙同学据此认为： “ 将煤转化为水煤气再燃烧放出的热量，最多与直接燃烧煤放出的热量相同。 ” 请分析：甲、乙两同学观点正确的是 ________( 填 “ 甲 ” 或 “ 乙 ”) 同学，另一同学出现错误观点的原因是 ________________________________________ 。

Answer 1

答案　 (1)C(s) ＋ H ₂ O(g) == =CO(g) ＋ H ₂ (g)

Δ H ＝＋ 131.5 kJ·mol ^{－ 1}

(2) 多　 Δ H ₁ ＝ Δ H ₂ ＋ Δ H ₃ ＋ Δ H ₄ 　乙　甲同学忽视了生成水煤气的反应为吸热反应

解析　 (2) 由于 C(s) 与水蒸气反应要吸热，所以 1 mol CO 和 1 mol H ₂ 的能量比 1 mol C(s) 和 1 mol H ₂ O(g) 的能量多，燃烧后放出的能量同样也多；反应的总能量是守恒的，所以甲同学的说法不正确的，原因是他忽视了反应 C(s) ＋ H ₂ O(g) CO(g) ＋ H ₂ (g) 为吸热反应，已经从环境中吸收了能量，而能量在转化过程中往往会有损失，所以乙同学说得对，即使没有损失也只能与直接燃烧煤放出的热量相同。